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研究追溯八倍體栽培草莓的二倍體祖先

   2020-10-27 中國科學院864
核心提示:現代栽培草莓(Fragariaananassa)是18世紀中期在法國由來自北美的八倍體弗吉尼亞草莓(F. virginiana)和來自南美的八倍體智利
現代栽培草莓(Fragaria × ananassa)是18世紀中期在法國由來自北美的八倍體弗吉尼亞草莓(F. virginiana)和來自南美的八倍體智利草莓(F. chiloensis)偶然雜交而成的異源八倍體。目前已成為全球廣為栽培的水果。然而,對于其二倍體祖先的爭論持續半個多世紀,至今未解決。Edger等在Nature Genetics上發表的八倍體草莓基因組論文(Edger et al., 2019, 51: 541–547)推測其有4個不同的二倍體祖先,分別是森林草莓(F. vesca)、飯沼草莓(F. iinumae)、綠色草莓(F. viridis)和日本草莓(F. nipponica)。Liston等完成同一套數據的重新分析,卻得到不同的結論,認為八倍體草莓只有兩個現存的祖先,即森林草莓和飯沼草莓,相關研究作為Nature Genetics 2020年首篇論文發表(Liston et al., 2020, 52: 2–4)。Nature Genetics刊登了Edger等的答復,表示堅持此前的結論(Edger et al., 2020, 52: 5–7)。這兩篇NG論文互指對方分析中的不足,使栽培草莓的二倍體起源之謎撲朔迷離,并進入大眾視野。


  東亞是野生草莓的多樣性分布中心,其中大部分二倍體草莓及所有四倍體草莓均分布于中國。自2017年,中國科學院華南植物園植物科學研究中心與江蘇省農科院果樹所合作,開展3個二倍體草莓(綠色草莓、黃毛草莓F. nilgerrensis和西藏草莓F. nubicola)染色體級別的全基因序列組裝,結合已發表的高質量的森林草莓及飯沼草莓基因組,基于比較基因組學研究發現二倍體草莓基因組構成高度保守。在重建草莓屬基因組系統發育的基礎上,推測該屬形成時間約為6.37百萬年。各基因組之間存在強烈的基因漸滲和不完全譜系分選。這可以解釋為什么基于系統發育策略來推測八倍體草莓祖先,不同的團隊基于同一套數據,采用不同的參數或方法會得出不同的結論。研究人員采用最近開發的方法,直接將來自73個栽培草莓樣本的重測序序列分別比對到由5個二倍體草莓重構的參考基因組序列,確認森林草莓和飯沼草莓是八倍體草莓的二倍體祖先,而綠色草莓、黃毛草莓和西藏草莓則不是二倍體祖先。該研究策略無需基于系統發育關系,因而可有效避免基因漸滲和不完全譜系分選所帶來的影響,研究結果解決了當前關于栽培八倍體草莓二倍體祖先的一些爭議。同時,該研究獲得的3個高質量二倍體基因組為草莓基因組資源發掘和分子育種奠定了基礎。


  相關研究結果發表在Molecular Biology and Evolution上,華南植物園博士馮超和江蘇省農科院果樹所博士王靜為論文共同第一作者,華南植物園研究員康明和江蘇省農科院果樹所研究員趙密珍為論文共同通訊作者。研究工作得到中科院戰略性先導科技專項(A類)和科技部重點研發項目的資助。



  追溯八倍體栽培草莓的二倍體祖先



日期:2020-10-27
 
地區: 江蘇
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